КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТРИЦЫ

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 
Дальнейшими исследованиями было установлено, что улучшение физико-механических характеристик керамики можно получить, армируя ее углеродными, металлическими и керамическими волокнами. Чтобы достичь одинаковой с керметом термостойкости, в керамику нужно ввести примерно в три раза меньше волокон, чем металла в виде порошка.
В ККМ нагрузка перераспределяется с относительно малопрочной матрицы на более прочную арматуру, однако увеличение предела прочности при растяжении наблюдается у ККМ не всегда. В некоторых случаях композиция получается менее прочной, чем неармированная матрица. Объяснить это можно сочетанием малой пластичности ККМ с высоким модулем упругости при растяжении. Вследствие этого удлинение матрицы при нагружении ее до разрушения оказывается недостаточным для того, чтобы передать значительную часть нагрузки армирующим элементам.
Достигнуть упрочнения керамической матрицы можно либо за счет подбора материала арматуры с более высоким, чем у матрицы, модулем упругости, либо за счет предварительного напряжения арматуры при условии достаточно прочной связи ее с матрицей.
Схема нагружения волокон в керамической матрице определяется условиями нагружения детали при эксплуатации. Они могут располагаться в матрице как направленно, так и хаотично.
Чаше всего керамику армируют волокнами вольфрама, молибдена, стали, ниобия. Основная цель введения в керамику металлических волокон заключается в образовании пластической сетки, которая способна обеспечить целостность керамики после ее растрескивания и уменьшить вероятность преждевременного разрушения. Поскольку металлические волокна не взаимодействуют с оксидной керамикой вплоть до температур 1800 - 2500 °С, изготавливать такие ККМ можно методами горячего прессования или литья.
Удельная вязкость и термостойкость ККМ непрерывно повышаются по мере увеличения содержания армирующих волокон в композите до 25%, дальнейшее возрастание содержания волокон приводит к пористости материала и его разупрочнению. Применение металлических волокон ограничивается их низкой стойкостью к окислению при высоких температурах.
Взаимодействие углерода с оксидами и карбидами происходит при более высоких температурах, чем с металлами, поэтому перспективно в качестве матриц высокотемпературных КМ с углеродными волокнами использовать керамику.
Важным условием для обеспечения прочности углеродных волокон в ККМ является оптимальное соотношение модулей упругости волокон и матрицы. При объемной доле 50 - 60% их прочность максимально используется при соотношении модулей упругости материала и волокна, приближающемся к 0,1, поэтому для армирования керамики следует применять высокомодульные волокна, например графитовые («Гранит», «Кулон» и т.д.) [13].
НПО «Композит» разработаны углерод-карбидные и углерод-оксидные КМ [12]. Углерод - карбид кремния получали по газофазной технологии с использованием нового реагента - метилсилана. Применение метилсилана позволяет проводить осаждение карбида кремния при температурах 600 - 900 °С, что на 300 - 500 °С ниже, чем при использовании традиционных хлорсодержащих реагентов. Для создания оксидной матрицы разработана технология на базе золь-гелевого метода.
Углерод-оксидные КМ нашли применение при изготовлении микрофильтрующих мембран. Данные мембраны, имея комбинированную